Инкапсуляция в патологии кратко
Обновлено: 13.05.2024
Она возникает при самых разнообразных патологических процессах и сопровождается изменением структуры ткани и органа. В большинстве случаев эта перестройка ткани является выражением компенсаторно – приспособительных процессов. Иногда в таких случаях говорят об аккомодации или адаптации тканей и органов.
Примером перестройки ткани компенсаторно – приспособительного характера может служить развитие коллатерального кровообращения. В артериях и венах, которые обеспечивают коллатеральное кровообращение, происходит расширение просветов. Утолщение стенок за счет гипертрофии мышечных волокон и новообразования эластических волокон. В таких случаях сосуды малого калибра приобретают морфологическое строение крупных.
Метаплазия (от греч. metaplasso — преобразую, превращаю), 1) стойкое превращение одной разновидности ткани в другую, отличную от первой морфологически и функционально при сохранении её основной видовой принадлежности. У животных и человека наблюдается М. только эпителиальной и соединительной тканей, например преобразование цилиндрического эпителия слизистых оболочек (дыхательных, пищеварительных путей, матки и др.) в многослойный плоский ороговевающий эпителий, подобный эпидермису кожи, а также волокнистой соединительной ткани — в жировую, хрящевую или костную; окостеневают соединительнотканные рубцовые спайки, капсулы вокруг творожистых туберкулёзных очагов в лёгком и т.д.
Различают метаплазию прямую, при которой одна ткань преобразуется в другую путём изменения её структурных элементов (например, превращение фиброцитов в остеоциты), и непрямую, при которой развитие новой ткани осуществляется путём размножения недифференцированных клеток с последующей их дифференцировкой. Непрямая метаплазия чаще происходит при регенерации. Причины метаплазии — изменения окружающей среды и состояния тканей организма (длительные воспалительные процессы, инфекционные заболевания, авитаминоз А, болезни кроветворных органов, гормональные сдвиги). Метаплазия нарушает нормальную функцию ткани и делает возможным дальнейшее её преобразование в опухолевый зачаток. Некоторые гистологи резко ограничивают круг явлений, охватываемых понятием метаплазия; они относят к метаплазии лишь изменение дифференцировки на клеточном уровне: трансформацию клеток радужной оболочки глаза в линзу, а также превращение клеток пигментного эпителия сетчатки в нейральную сетчатку при регенерации глаза у взрослых тритонов.
Наиболее распространенной формой адаптационной метаплазии является замещение однослойного призматического или цилиндрического эпителия на многослойный плоский эпителий при каком – либо хроническом раздражении или воспалении. Этот процесс, называемый также эпидермизацией, встречается в виде отдельных очагов, реже в виде участков в бронхах. Аналогичные изменения наблюдаются при формировании камней в выводных протоках слюнных желез, поджелудочной железы, а также в желчных путях. Дефицит витамина А в тканях вызывает эпидермизацию респираторного эпителия и выстилки мочевых путей. В последних, особенно в мочевом пузыре, плоскоклеточная метаплазия бывает и при хроническом воспалении. Если она сопровождается ороговением на участке вновь сформированного плоского эпителия, то внешне это выглядит в виде белых бляшек.
Во всех приведенных примерах более прочный и устойчивый многослойный плоский эпителий, конечно, лучше приспособлен к выживанию, даже при воздействии на него твердыми камнями. Однако многие естественные качества нормальной выстилки (секреция слизи, обеспечение скольжения желчи, мочи, герметичность и др.) в зонах эпидермизации утрачиваются. Поэтому в большинстве случаев такая метаплазия сопровождается дальнейшими осложнениями. Более того, если обстоятельства, предрасполагающие к метаплазии, сохраняются, то с течением времени они могут привести к малигнизации ткани. Существуют множество форм рака с признаками метаплазии ( плоскоклеточные карциномы бронха, мочевого пузыря, молочной железы и др.) . До настоящего времени нет четких представлений о том, когда происходи метаплазия, — до начала канцерогенеза ( развития злокачественной опухоли) или на каком – то его этапе.
Сложнее представляется адаптационный характер метаплазии в мезенхимальных тканях. Описано, как клетки волокнистой соединительной ткани при различных патологических процессах ( хроническое воспаление, опухоли) трансформируются в хондробласты и остеобласты и продуцируют хрящ или кость там, где в норме этого не должно быть. Например, известна очаговая оссификация стромы переходно – клеточного рака мочевого пузыря или хромофобного почечно – клеточного рака. Биологический смысл такого изменения не всегда ясен. Обратного процесса, т. Е. перехода хряща или кости в волокнистую строму, никто не наблюдал.
Считается, что в основе метаплазии лежит изменение генетической программы дифференцировки на уровне стволовых клеток в эпителии или недифференцированных клеток в соединительной ткани. Импульсами для подобных изменений могут служить различные биохимические субстанции, витамины и факторы роста. Например, ретиноиды, производные ретиноевой кислоты ( витамин А ) известны как регуляторы роста дифференцировки клеток, в частности в ходе эмбриогенеза. Факторы морфогенеза кости вызывают оссальную дифференцировку ( в направлении костной ткани) мезенхимальных клеток in vivo и in vitro .
Заживление ран, замещение и отграничение участков омертвления и инородных тел осуществляются посредством разрастания соединительной ткани и называются процессами организации, инкапсуляции.
Инкапсуляция и организация мертвых масс.
Если в результате патологического процесса образовался участок омертвения, в дальнейшем он подвергается рассасыванию и одновременному замещению соединительной тканью, сначала юной, а затем превращающейся в рубцовую. В некоторых случаях мертвые массы не рассасываются, а обрастают соединительной тканью – инкапсулируются и отграничиваются от остальной части органа. Соединительнотканному замещению или инкапсуляции подвергаются участки инфарктов, скопления воспалительных экссудатов, тромбы, излившаяся кровь,, различные инородные тела, паразиты. Вокруг инородных тел в грануляционной ткани могут образовываться гигантские клетки, имеющие в крупном цитоплазматическом теле множество ядер. Эти гигантские клетки инородных тел могут фагоцитировать инородные тела и постепенно рассасывать их.
Под организацией как проявлением адаптации понимают замещение участков некроза и тромбов соединительной тканью, а также их инкапсуляцию.
Организация и инкапсуляция – компенсаторные процессы, развивающиеся в патологических условиях при наличии в повреждённых органах очагов некроза и тромбоза, экссудата (гной, фибрин), продуктов патологического синтеза (амилоида, других аномальных белков), выпавших из коллоидного раствора солей (фосфат и карбонат кальция, ураты, оксалаты, глюкуронаты и др.), а также при внедрении в организм паразитов и инородных тел. По происхождению и патогенетической сущности эти процессы тесно связаны с воспалением и являются своеобразной формой неполной регенерации с замещением дефекта органа соединительной тканью.
Организация – замещение дефекта ткани, очага, некроза или тромба вновь образованной соединительной тканью. Организации предшествует острый серозный воспалительный процесс вокруг очага омертвения или инородного тела, лейкоцитарная или макрофагальная (в том числе гигантоклеточная) реакции. При этом происходят размягчение, ферментативное (гидролитическое) расплавление и рассасывание мёртвого субстрата. По мере его рассасывания в дефект врастает грануляционная ткань с большим количеством вновь образованных капилляров и клеток гематогенного и соединительнотканного происхождения. После завершения резорбции дефект полностью замещается волокнистой соединительной тканью, а при её созревании и рубцовой тканью. Неполная регенерация с исходом в организацию и рубцевание наблюдается при заживлении ран, прямых и послевоспалительных некрозов и инфарктов, тромбов и инфекционных гранулём.
Инкапсуляция, или осумкование, - образование соединительнотканной оболочки вокруг мёртвой массы, инородных тел. Этот процесс наблюдается в тех случаях, когда уплотнённый мёртвый субстрат не рассасывается, а обрастает соединительной тканью, отделяющей его от здоровой части органа капсулой. Вновь образованная соединительная ткань, особенно её внутренний слой, может подвергаться гиалинозу, а иногда оссификации. В мёртвой ткани выпадают соли кальция с развитием обызвествления. Разновидность инкапсуляции – секвестрация, которая развивается при частичном расплавлении мёртвого субстрата по периферии очага с отслоением его от секвестральной капсулы. В некоторых случаях при недостаточной регенерации соединительной ткани происходит инцистирование, возникает инкапсулированная полость, или киста, с жидким содержимым.
Перестройка тканей в организме возникает при изменениях условий их существования и деятельности, характера питания и кровообращения, иннервации. При затруднении кровотока в каком-либо крупном сосуде под влиянием физических, химических или биологических воздействий наблюдается компенсаторно-приспособительная перестройка ангиоархитектоники органа за счёт включения коллатерального кровообращения. Изменение питания, силы и направленности физической нагрузки на костную ткань сопровождается перестройкой системы костных трабекул губчатого вещества и костных пластин (остеонов компактной кости). При рахите, остеодистрофии, переломе костей, патологии суставов существенно перестраивается костная система, а в процессе заживления костной ткани и выздоровления её наблюдаются регенерация и гиперплазия.
Метаплазия – переход недифференцированных молодых клеток из одного вида в другой родственный вид. Переход клеток в другой вид возможен только в пределах одного зародышевого листка путём размножения клеток, поэтому этот процесс определяется как непрямая, или новообразовательная метаплазия. По происхождению и биологической сущности метаплазия представляет собой одну из форм физиологической, репаративной или патологической регенерации, при которой новая ткань отличается от предшествующей по своим морфологическим признакам и функциональным свойствам. Непосредственно превращение клеток в другой вид не происходит.
Различают прозопластическую и анапластическую метаплазию.
Прозопластическая метаплазия – перестройка клеток с образованием новой ткани с более высоким уровнем дифференциации и специализации по сравнению с исходной тканью. Так, например, возникают гладкомышечные клетки из камбиальных предшественников миофибробластов с образованием из капилляров крупных сосудов типа артерий и вен со средним слоем гладкомышечных клеток. Такая метаплазия наблюдается в коллатеральных сосудах лёгкого и других органах при различного рода поражениях их. Путём метаплазии развиваются гиперплазия железистого эпителия из эпителия выводных протоков желёз, гиперплазия костной и хрящевой тканей из соединительной, неороговевающего плоского эпителия в цилиндрический в желудке и кишечнике и т.д.
Анапластическая метаплазия – перестройка клеток с образованием новой ткани с менее высоким уровнем дифференциации и специализации по сравнению с исходной тканью. Например, переход призматического эпителия дыхательных путей, пищеварительного тракта, придатка семенника, матки в ороговевающий плоский (эпидермальная метаплазия) при гиповитаминозе А и других хронических болезнях.
Гистологической аккомодацией, или адаптацией, называют морфологическую перестройку тканей в изменившихся условиях их функционирования (ложная метаплазия). Например, призматический или кубический эпителий в щитовидной железе при коллоидной дистрофии принимает уплощённую форму. В участках ателектаза лёгких в связи с непоступлением воздуха плоский альвеолярный эпителий преобразуется в кубический и т.д. При этом изменение внешней формы клеток происходит без специфических структурных и функциональных отклонений от нормы.
Дисплазия и гетероплазия относятся к врождённым тканевым аномалиям или к местным нарушениям в развитии органов (образование костной ткани среди мышечной, островков поджелудочной железы в желудке).
Смещение тканей, или гетеротопия встречающаяся при травмах или врождённых пороках, к метаплазии не относится.
ИНКАПСУЛЯЦИЯ ИНКАПСУЛЯЦИЯ (от лат-capsula—ящик, капсула, сумка), осумкование, термин, употребляющийся для обозначения разрастания соединительнотканной капсулы, сумки вокруг тех или иных пат. образований, паразитов и пр. тел, не подвергающихся почему-либо рассасыванию в обычном порядке. Так, И. могут подвергаться старые гнойники, а также творожистые массы при tbc, сифилисе; говорят об инкапсулированных паразитах, напр. трихинах, цистицерках и т. д. И. подвергаются также инородные тела, например внедрившиеся в ткань осколки металла, пули. Самое развитие капсулы идет по общим принципам развития отграничивающего (демаркационного) воспаления, образования пояса грануляционной ткани, которая в дальнейшем превращается в фиброзную, рубцо-вую капсулу, сумку; в некоторых случаях внутренние слои этой капсулы сохраняют весьма долго грануляционный характер (например, в осумкованных гнойниках), а иногда (напр. при И. паразитов, разных инородных тел)—многочисленные гигантские клетки. По существу процессы И. являются процессами организации и заживления, впрочем в условном смысле слова, т. к. инкапсулированные бактерии и паразиты, несмотря на значительную (многолетнюю) давность И., могут оставаться живыми и вирулентными, что представляет опасность как для носителя процесса (напр. реинфекция из инкапсулированного гнойника, из первичного очага при tbc легких), так и для других индивидов (например заражение трихинозом при употреблении мяса с инкапсулированными трихинами). Нередко в капсуле, а также и в содержимом ее наблюдают отложение известковых солей; реже в ткани капсулы в порядке метаплазии развивается костная ткань, как это нередко бывает с первичным туб. аффектом легких.
Большая медицинская энциклопедия . 1970 .
Смотреть что такое "ИНКАПСУЛЯЦИЯ" в других словарях:
Инкапсуляция — (лат. in в, capsula коробочка ; итал. incapsulare закупоривать) 1. Изоляция, закрытие чего либо мешающего, ненужного, вредного с целью исключения отрицательного влияния на окружающее. (Поместить радиоактивные отходы в капсулу, закрыть… … Википедия
ИНКАПСУЛЯЦИЯ — (лат.). Изменение одних слов в другие, в американских языках. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. инкапсуляция (лат. in в) образование капсулы 1 вокруг чуждых для организма веществ (инородных тел,… … Словарь иностранных слов русского языка
Инкапсуляция — в объектно ориентированном программировании сокрытие внутренней структуры данных и реализации методов объекта от остальной программы. Другим объектам доступен только интерфейс объекта, через который осуществляется все взаимодействие с ним. По… … Финансовый словарь
инкапсуляция — инкапсулирование Словарь русских синонимов. инкапсуляция сущ., кол во синонимов: 1 • инкапсулирование (1) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов
инкапсуляция — скрытие включение вбирание Термин объектно ориентированного программирования, означающий структурирование программы на модули особого вида, называемые классами и объединяющие данные и процедуры их обработки, причем внутренние данные класса не… … Справочник технического переводчика
инкапсуляция — (incapsulatio; ин + лат. capsula ящичек, оболочка) процесс отграничения очага воспаления или инородного тела путем образования вокруг него фиброзной оболочки (капсулы) … Большой медицинский словарь
инкапсуляция — инкапсуляция, инкапсуляции, инкапсуляции, инкапсуляций, инкапсуляции, инкапсуляциям, инкапсуляцию, инкапсуляции, инкапсуляцией, инкапсуляциею, инкапсуляциями, инкапсуляции, инкапсуляциях (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А.… … Формы слов
инкапсуляция — инкапсул яция, и … Русский орфографический словарь
ИНКАПСУЛЯЦИЯ — (от лат. in в, внутри и capsula коробочка, ящичек), разрастание соединительной ткани вокруг инородных тел или мёртвых масс, образующихся в органах и тканях при различных патологических процессах … Ветеринарный энциклопедический словарь
ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В ФОРМАТЕ PDF ВАМ НЕОБХОДИМО АВТОРИЗОВАТЬСЯ, ЛИБО ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ
Пациенты, страдающие сахарным диабетом 1 типа, несмотря на достигнутые успехи в лечении, имеют продолжительность жизни ниже средней в популяции. Это обусловлено, прежде всего, отсутствием удовлетворительного контроля гликемии у больных диабетом. В последние десятилетия активно ведутся работы по оценке безопасности и эффективности применения различных трансплантационных материалов. В обзоре представлены современные представления о применении инкапсуляции клеток и тканей поджелудочной железы как возможного метода лечения сахарного диабета 1 типа. Рассмотрены основные проблемы использования капсул и возможные пути их преодоления.
Введение
Сахарный диабет (СД) 1 типа – одна из ведущих медико-социальных проблем современности. Известно, что в основе патогенеза СД 1 типа лежит абсолютный дефицит инсулина в результате аутоиммунного поражения β-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы (ПЖ). В последние годы стал отмечаться существенный рост численности пациентов с СД 1 типа. Так по данным Государственного регистра РФ больных сахарным диабетом (ГРСД) распространенность СД 1 типа за 10 лет у детей выросла на 35,7%, у подростков на 68,9%, у взрослых на 2,36% [1] .
Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в терапии заболевания, продолжительность жизни больных СД 1 типа все еще остается ниже средней в популяции, что обусловлено, прежде всего, отсутствием удовлетворительного контроля гликемии у больных диабетом. Согласно ГРСД, данные о компенсации СД 1 типа свидетельствуют, что в соответствии с критериями, рекомендованными Международной федерацией диабета (International Diabetes Federation), состояние хронической декомпенсации углеводного обмена наблюдается у 84,5±0,14% детей, 92,6±0,16% подростков и 83,9±0,16% взрослых больных СД 1 типа [2] . Гипергликемия приводит к возникновению и прогрессированию хронических осложнений СД, что и обуславливает инвалидизацию и смертность в молодом возрасте, тогда как мероприятия, направленные на снижение уровня сахара в крови, достоверно уменьшают риск возникновения осложнений [3–5] . В качестве лечения СД 1 типа в настоящее время используется, главным образом, заместительная инсулинотерапия, то есть имитация нормальной физиологической секреции инсулина. В соответствии с рекомендациями ВОЗ и Международной диабетической федерации, для лечения больных СД желательно использовать генно-инженерный инсулин человека или его аналоги. Однако даже использование современных гибких схем введения инсулина, новейших его аналогов не всегда позволяют ряду больных добиться целевых параметров компенсации углеводного обмена, поэтому во всем мире проводятся исследования применения альтернативных, потенциально более эффективных методов лечения.
Основные экспериментальные и клинические подходы с использованием трансплантационных материалов
Экспериментальные и клинические исследования по лечению СД 1 типа с применением разного рода трансплантационных материалов проводятся уже на протяжении длительного времени [6] . Однако пересадка ПЖ и ее участков не привели к желаемому результату, так как для успешного и длительного функционирования подобных трансплантатов необходимо применение пожизненной иммуносупрессивной терапии, которая имеет широкий спектр побочных эффектов и тяжело переносится пациентами. В связи с этим данная операция в настоящее время не получила широкого клинического применения. В настоящее время активно изучается трансплантация островковых клеток ПЖ, синтезирующих инсулин. Данный подход характеризуется меньшими хирургическими рисками и потенциально высокой эффективностью в отношении снижения уровня глюкозы в периферической крови. Донорские аллогенные островки ПЖ изолируют путем перфузии по протокам ПЖ холодной очищенной коллагеназы. Затем после дополнительной диссоциации, ферментирования и отмывки в камере Рикорди, инсулинсекретирующие клетки отделяют от экзокринной и стромальной составляющих, а также от остатков ткани протоков центрифугированием (центрифуга COBE 2991) в градиенте плотности фиколла или других неионогенных радиологических контрастных градиентов, таких как йодиксанол. Таким образом получают клеточный трансплантат, содержащий, в основном, инсулин-секретирующие клетки, что позволяет избежать сосудистых осложнений при инфузии через воротную вену [7] .
В сентябре 2004 г. были получены обнадеживающие результаты в одном из первых клинических испытаний трансплантации инсулин-синтезирующих клеток. Из 86 пациентов, которым в рамках программы испытаний Collaborative Islet Transplant Registry (CITR) была проведена трансплантация островковых клеток аллогенной ПЖ, 58% смогли обходиться без инъекций инсулина в течение года после операции. Однако в дальнейшем потребовалось возобновление терапия инсулином. Чтобы трансплантация островковых клеток вошла в широкую клиническую практику, требуется дальнейшее усовершенствование метода. Процедура получения островковых клеток из донорской ПЖ позволяет выделить 18–35% клеток от всей массы эндокринной ткани. Реципиент островковых клеток в этом случае получает около 40% (примерно 2 млн) от нормального числа инсулин-секретирующих клеток, что обеспечивает только 20% нормальной продукции инсулина. В послеоперационном периоде требуется адекватная иммуносупрессия, несмотря на которую иногда происходит отторжение трансплантата. В свою очередь, иммуносупрессивная терапия может ухудшить функции трансплантированных клеток. Таким образом, данное направление лечения инсулинзависимого СД требует дальнейшего изучения и оптимизация.
Помимо химического состава для успешного приживления капсул и последующей функциональной активности трансплантата важное значение имеет способ их введения в организм и место их конечной локализации. Следует отметить, что на данный момент существует два типа капсул: макро- и микрокапсулы, значительно отличающиеся по размеру. Так называемые макрокапсулы (диаметр от 1 до 10 см) представлены различными трубчатыми либо дискообразными изделиями, содержащими от нескольких тысяч до миллионов клеток. Микрокапсулы (диаметром 0,2–0,8 мм) представлены сферическими изделиями с полупроницаемой мембраной. Количество клеток в подобных сфероидах может колебаться от одной или нескольких до 103–106 клеток в сфероиде.
В течение последних двух десятилетий были исследованы три основных подхода к способам введения в организм трансплантатов островковых клеток ПЖ:
1) внутрисосудистое введение макрокапсул посредством трансплантации в стенку сосуда (островки заключали в мембрану, а затем полученное изделие соединяли с кровеносным руслом реципиента с помощью сосудистых анастомозов в виде внутрисосудистых шунтов) [21] ;
2) внесосудистое введение макрокапсул, трансплантированных в различные области (подкожно, забрюшинное пространство, под почечную капсулу и т.д.);
3) внесосудистое введение микрокапсул (в брюшную полость, печень, селезенку, почки, сальник, подкожно) [17, 22–27] .
Реакция организма на любое внешнее вмешательство (в том числе и трансплантацию) обеспечивается двумя глобальными механизмами: врожденным и адаптивным иммунными ответами [28] . Таким образом, внесение в организм любого чужеродного материала, используемого для изоляции трансплантатов, в том числе и альгинатного происхождения, потенциально может вызывать разной степени выраженности иммунный ответ, что требует многоплановой проверки на биосовместимость и иммуногенность.
Работы по исследованию биосовместимости не заселенных капсул, введенных в организм млекопитающих, до настоящего времени не дали однозначного ответа об оптимальной локализации капсул в организме, методике имплантации и не выявили наилучший материал. Показано, что пустые микрокапсулы из очищенного альгината не вызывают никакой заметной реакции в организме млекопитающих. В течение длительного времени (максимально до двух лет) не было обнаружено реакций в виде отторжений, активного воспалительного процесса, а также перикапсулярного фиброзирования [11, 29–31] . Кроме того, на биосовместимость пустых капсул не влияет и место их имплантации. Интраперитонеальное, подкожное и околопочечное введение в течение более 30 сут. не приводили к активации вокруг пустых капсул клеток, несущих такие кластеры дифференцировки, как CD68 (моноциты/макрофаги) и CD3 (Т-лимфоциты). Однако аналогичные исследования с капсулами, заселенными ксеногенным трансплантатом островковых клеток ПЖ показали другие результаты: расположенные интраперитонеально капсулы были частично разрушены (более 13%), что привело к морфологическим и функциональным нарушениям находящихся в них островковых клеток ПЖ, а также наблюдалась значительная инфильтрация CD68+-клетками (более 50%). Подобных эффектов не наблюдалось при подкожном и субкапсулярном введениях [24, 32] . Также было показано, что инкапсулированные в альгинат ксеногенные островковые клетки ПЖ остаются жизнеспособными (до 86%) в течение 6 мес. с сохранением функциональной активности, несмотря на выработку антиинсулиновых антител, тогда как неинкапсулированные ксеногенные трансплантаты быстро разрушаются, подвергаясь атаке иммунной системы реципиента [32] . Интрапортальное введение альгинатных микрокапсул с аллогенными островковыми клетками ПЖ у свиней спровоцировала различную степень перикапсулярного фиброза в течение 3 мес., что делает подобную локализацию наименее предпочтительной [22] . Однако, учитывая интенсивное кровоснабжение имплантатов при внутрисосудистой локализации, дальнейшее продолжение исследований в этом направлении с другими материалами может быть более успешным.
Таким образом, исследования in vivo показали успешность метода инкапсуляции (создание биоинженерной ПЖ) как для аллогенной, так и для ксеногенной трансплантаций клеток и тканей ПЖ со снижением иммунореактивности организма реципиента. Актуальны исследования (in vitro и in vivo) по изучению иммунной реакции организма на трансплантаты и иммуноизолирующие материалы. В частности, в экспериментах in vitro было изучено влияние гипоксии (2–5% О2), что является вариантом нормоксии в условиях in vivo, на продукцию цитокинов капсулированными и не инкапсулированными островковыми клетками ПЖ. Гипоксия увеличивала секрецию IL-6 и IL-8/CXCL8 в обеих группах β-клеток, тогда как рост продукции MCP-1/CCL2 был показан только у не инкапсулированных островковых клеток ПЖ. В то же время кислородная депривация в условиях in vitro не оказывала влияния на продукцию IL-9 в экспериментальной и контрольной группах, тогда как секреция IL-12 и VEGF значительно снижалась у неинкапсулированных островковых клеток ПЖ и оставалась неизменной в случае инкапсуляции. В период реоксигенации уровни IL-6, IL-8/CXCL8, MCP-1/CCL2 и VEGF возвращались к первоначальным значениям. Данные факты требуют дальнейшего изучения, так как наряду с фракцией островковых β-клеток, трансплантат содержал примесь секреторных и стромальных клеток (α-клетки, продуцирующие глюкагон; дельта-клетки, образующие соматостатин; D1-клетки, выделяющие ВИП; PP-клетки, вырабатывающие панкреатический полипептид, а также клетки стромы) [33] .
Эксперименты, проведенные на NOD мышах (Non-Obese Diabetic mice – искусственно выведенные линейные мыши с индуцированным диабетом, являющиеся экспериментальной моделью СД 1 типа) показали, что островковые клетки свиньи, изолированные и помещенные в капсулы из альгинатполи-L-лизина, без иммуносупрессивной терапии индуцируют иммунную реакцию организма в виде повышенной продукции IFNy, IL-5 и IL-12. Однако уровни таких медиаторов, как IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNFa и TGF-β, остаются неизменными. В случае применения инкапсулированных трансплантатов в комбинации с блокадой ко-стимулирующих путей (CTLA4-CD28/B7, Анти-CD154-CD40/CD40-лиганд) снижалось количество активированных клеток реципиента и, соответственно, выработка провоспалительных цитокинов: IFNy, IL-5 и IL-12 [34] .
Основной проблемой, связанной с приживлением и длительным сохранением инсулин-продуцирующей функции клеточных и тканевых трансплантатов ПЖ, является гипоксическая и метаболическая гибель клеток, опосредованная слабым неоангиогенезом, отложением амилоида, и фиброзированием капсул. Перечисленные процессы ассоциированы с каскадным запуском иммунных механизмов [21, 35] . В связи с вышесказанным, снижение иммунореактивности является основным лейтмотивом современных исследований, среди которых ведущими являются нижеприведенные направления.
1. Применение иммуносупрессивных препаратов. В экспериментах in vitro введение такролимуса в среду для культивирования в присутствии IL-1 (50 МЕ/мл) и IF-γ (1000 МЕ/мл) уменьшало оксидативный стресс, что проявлялось значительным снижением липопероксида и оксида азота [36] . Сочетание препаратов, таких как ингибитор протеинкиназы С – AEB-071 и низких доз циклоспорина А, значительно повышало срок функционирования трансплантатов [37] . Интересны варианты имплантации альгинатных капсул высокой степени очистки в сочетании с краткосрочной терапией низкими дозами иммуносупрессивных препаратов (например, циклоспорина А, такролимуса, рапамицина, микофенолат мофетила и т.п.), иногда в сочетании с антителами к провоспалительным цитокинам. В последнем случае отмечалась низкая степень фиброзирования как заселенных, так не заселенных островковыми клетками капсул, даже при относительно длительном (в течение не менее 4–6 нед.) пребывании имплантатов в организме, что свидетельствует, вероятно, о положительном эффекте краткосрочной и низкодозовой иммуносупрессивной терапии [12, 13, 38] .
2. Применение новых иммуноизолятов (в основном, многослойных), состоящих из нескольких, уже известных компонентов (альгинат с покрытием из поли-L-орнитина или поли-L-лизина, конъюгаты различных видов альгината и полиэтиленгликоля и т.п.) [34, 39, 40] . Успешна методика инкапсуляции островковых клеток в биотин-ПЭГ-Nгидроксисукцинимид (NHS) с дополнительным покрытием стрептавидином (SA) и глюкагон-подобным пептидом-1 (GLP-1), что способствует не только иммунопротекторным, но и инсулин-стимулирующим эффектам [41] .
3. Снижение реакции IBMIR (instant blood mediated inflammatory reaction) и защита от влияния системы комплемента [42] . В частности, С5а-ингибиторный пептид в сочетании с габексата-мезилатом купируют реакцию IBMIR, связанную с активацией системы комплемента при трансплантации островковых клеток [43] .
4. Стимуляция неоангиогенеза с применением факторов роста, таких как VEGF, FGF-1 и др. Внесение в среду (в условиях эксперимента in vitro) либо введение в капсулы ангиогенных факторов (in vivo), приводило к усилению миграции и пролиферации эндотелиальных клеток и формированию сосудистой сети вокруг капсул [44–46] .
По данным ряда авторов ММСК при сокультивировании in vitro и (или) совместной с β-клетками и тканями поджелудочной железы трансплантации реципиентам оказывают ингибирующее влияние на процессы пролиферации Т-клеток и подавляют аутореактивность, реакции отторжения сингенных и аллогенных трансплантатов за счет регуляции механизмов гуморальной активации наивных Т-лимфоцитов и снижения уровней продукции противовоспалительных цитокинов. Кроме того, ММСК обеспечивают благоприятное микроокружение, формируют внеклеточный матрикс, экспрессируя высокие уровни VEGF189 и VEGF165, стимулируют процессы васкуляризации. Все вышеперечисленное приводит к продлению сроков функционирования и улучшает секреторную функцию как инкапсулированных так и не инкапсулированных трансплантатов. Дополнительным эффектом применения ММСК является снижение количества трансплантированных клеток в 1,5–2,0 раза, что также является преимуществом данного метода в условиях дефицита донорского материала [47–51] .
В исследованиях последних лет для создания биоинженерной ПЖ показана потенциальная возможность использования не донорских инсулин-продуцирующих клеток, получение которых связано с рядом трудностей, а различных альтернативных источников клеток, таких как ЭСК, iPS клетки и стволовые клетки постнатального происхождения. На современном этапе для генерации инсулин-продуцирующих клеток активно используются методы направленной дифференцировки, репрограммирования и трансдифференцировки [52–55] . Так, в частности, выделенные из тканей поджелудочной железы предшественники, несущие маркеры стволовых клеток (Oct-4, Sox-2, Nanog, ABCG2, Klf-4, CD117), при направленной дифференцировке приобретали специфический фенотип β-клеток [54–56] .
Создание трехмерных матриксов-носителей на основе различных биосовместимых материалов – еще один вспомогательный метод для создания биоинженерных конструкций ПЖ. Например, заселение фибробластов в коллагеновый матрикс с последующей инкапсуляцией β-клеток приводит к высокой выживаемости инсулин-секретирующих клеток, индукции пролиферативной активности в связи с выработкой фибробластами факторов роста и фибронектина. Индуцирующие эффекты фибробластов также дают возможность сократить количество трансплантируемых клеток в 2 раза [57, 58] . Есть единичные сведения и о других вспомогательных клетках, формирующих микроокружение трансплантатов клеток островков Лангерганса, таких как клетки Сертоли [59] . Разработка противовоспалительных гидрогелей на основе полиэтиленгликоля, коньюгированного с ингибиторным пептидом IL-1R – противовоспалительным антагонистом IL-1 – является одним из эффективных методов увеличения сроков выживания заключенных в них островковых клеток даже в присутствии таких провоспалительных агентов, как IL-1β, TNF-α, INF-gamma [16] . Новые подходы к формированию капсул, их состава и толщины стенок также приводят к положительным результатам. В частности, иммуноизоляты из ПЭГ-изолированного альгинатного гидрогеля, созданные по технологии, позволяющей уменьшить толщину стенок каждой капсулы до нескольких десятков микрон, способны решить трудную задачу задержки выработки инсулина и его диффузии во внешнее пространство. Подобные капсулы позволяют проводить имплантацию даже в местах, не доступных для других методик, таких как почечное субкапсулярное пространство [60] . Методы блокады ко-стимуляторных факторов активирования наивных Т-лимфоцитов и антигенпрезентирующих клеток путем введения таких антител, как anti-CD154, CTLA4Ig и anti-LFA-1, приводят к повышению сроков выживания и функционирования трансплантированных островковых клеток [34, 61, 62] .
Заключение
Таким образом, с учетом высокой инвалидизации и смертности больных СД 1 типа, актуальным является проведение работ, направленных на изучение и разработку новых, более эффективных направлений в лечении данных пациентов. В последние годы возрастает интерес к разработке методов клеточных технологий и тканевой инженерии в лечении больных СД 1 типа с учетом имеющихся технических возможностей. Однако остается нерешенным целый ряд вопросов: фиброзирование капсул, преодоление иммунных механизмов организма и, соответственно, отторжение трансплантатов. Создание противовоспалительных гидрогелей, новые подходы к формированию капсул, их состава и толщины стенок делают работы в данном направлении перспективными.
Читайте также: